封面故事： 钙泵晶体揭示蛋白质 - 磷脂相互作用

本期封面所示为利用 X 射线溶剂反差调变方法揭示出的钙泵晶体中的脂质双分子层。传统的 X 射线结晶学方法无法显示出膜磷脂，因此，人们在对膜蛋白进行结构分析时一般不得不假设脂质双分子层不存在。

在本期《自然》中，丰岛近 （Chikashi Toyoshima） 及同事介绍了一种利用溶剂反差调变的结晶学方法，它能将磷脂头基包含在内，这意味着未来的结晶学图像不再必须是不含脂质的了。他们用这种方法描述了钙泵的四种状态，首次揭示了脂质双分子层是如何积极参与钙泵的连续构向转变的。他们定义了一个色氨酸残基带，其作用相当于一个‘膜浮’，让钙泵整体的轴能够在离子转运期间相对于脂质双分子层发生倾斜；而精氨酸残基和赖氨酸残基则相当于‘膜锚’，为螺旋运动提供支撑。

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封面专题： Protein–phospholipid interplay revealed with crystals of a calcium pump

新闻与观点： Structural biology: An ion-transport enzyme that rocks

冰川的供水价值

人们一般将冰川视为一种有价值、但并非不可或缺的水源， 但 Hamish Pritchard 在本文中表明冰川是亚洲许多高山区域的关键水源。虽然相关数据 （比如山区降水） 存在以量化的不确定因素，但作者的发现表明，咸海和印度河流域等地区在干旱年份主要依靠冰川水供水。这些地区的人口总计超过 3.6 亿。气候变暖可能会导致冰川流失扩大， 从而加重已经严重承压的系统内的水资源压力。

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论文： Asia’s glaciers are a regionally important buffer against drought

新闻与观点： Hydrology: Asian glaciers are a reliable water source

单束激光分子操纵

在过去十年里，研究人员改进了冷却、囚禁和操控原子的方法，实现了精准测量， 从而将原子制成量子比特。但是， 要对分子执行同样的操作依然是一项挑战，因为分子的电子结构更加复杂，因此难以操控。目前的方法需要采用大量激光，程序复杂。但囚禁分子和分子离子有望为量子信息处理和基本常数的精准测量带来振奋人心的可能性。本文作者设计了一种基本方法，利用共囚禁原子，只使用一束激光制备并相干地操纵单分子离子。作者用 CaH ⁺ 分子离子展示了这一方法，但它也能扩展到其它分子离子中。作者预计，他们的技术将会使对称分子 （如 H2 ⁺ ） 的囚禁和操控成为可能。

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论文： Preparation and coherent manipulation of pure quantum states of a single molecular ion

新闻与观点： Quantum physics: Atomic envoy enables molecular control

Wnt 和 R-Spondin 在肠内的作用

Wnt 配体与 FZD 受体和 Lrp5/6 受体相互作用， 通过 β- 连环蛋白依赖型信号转导，影响着各种发育、体内平衡和病理过程。但是，Wnt 配体对于多种受体的多功能性，以及 Wnt 的疏水性使得制备治疗性重组 Wnt 并非易事。在小鼠肠道干细胞巢中，Calvin Kuo 及同事利用了 Chris Garcia 及其团队开发的新型水溶性 Wnt 激动剂来分析 R-spondin 和 Wnt 配体的各自作用，二者会激活相似的信号传导受体和通路。他们发现，除非 R-spondin 和 Wnt 配体均存在， 否则

Lgr5 ⁺ 肠道干细胞就会正常分化，但每个配体各自非冗余地发生作用，与Wnt激动剂一起激活 R-spondin 受体， 以维持干细胞活性。 在存在 R-spondin 的情况下，这些受体反过来会被激活，驱动干细胞扩增。